在今天的多樣通信方式下，無線網(wǎng)絡(luò)給了我們很多夢寐以求的東西。就如現(xiàn)在的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)它的使用讓更多技術(shù)成為可能。關(guān)于它的路由協(xié)議我們將詳細研究一下。我們都知道，無線通信系統(tǒng)雖然在應(yīng)用場合､成本､最大接入速率等方面存在差異,但卻有一些共同的特點,即網(wǎng)絡(luò)在使用前必須首先部署基礎(chǔ)設(shè)施,如基站､移動交換中心､接入點或衛(wèi)星等｡但在某些特定的應(yīng)用條件下,如災(zāi)難事故現(xiàn)場､瞬息萬變的戰(zhàn)場等,人們需要快速建立能夠通信的網(wǎng)絡(luò),而這種需要基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)無法滿足快速部署的要求｡

Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)是一種無基礎(chǔ)設(shè)施的移動自組織網(wǎng)絡(luò),由若干期望相互通信的移動用戶組成的對等網(wǎng)絡(luò),在不借助任何固定基礎(chǔ)設(shè)施或者中心設(shè)備情況下,直接通過無線鏈路連接而成的一種自治系統(tǒng)｡在這種系統(tǒng)中,所有節(jié)點都可以隨機移動,且都能以與其它節(jié)點的保持聯(lián)系,即每個移動節(jié)點同時充當(dāng)路由器和終端的雙重角色｡當(dāng)兩個用戶終端無法進行直接通信時,通常借助于其它節(jié)點的路由功能而實現(xiàn)通信｡

路由協(xié)議是Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中移動節(jié)點互相通信的基礎(chǔ),也直接影響通信業(yè)務(wù)的QoS､安全性等指標,路由協(xié)議的研究已經(jīng)受到了學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注｡互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(Internet Engineering Task Force, IETF)專門成立了移動Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)工作組,稱為MANET,其主要工作就是針對Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的路由進行研究｡國內(nèi)外許多大學(xué)和研究機構(gòu)也都在從事Ad-hoc的路由研究｡

Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)由于具有多跳､動態(tài)拓撲､無線鏈路傳輸?shù)忍攸c,其路由協(xié)議與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)有很大的區(qū)別｡傳統(tǒng)的路由協(xié)議通常采用:距離向量路由協(xié)議(Distance Vector Routing Protocol);鏈路狀態(tài)路由協(xié)議(Link State Routing Protocol)｡由于Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)由于移動而變化,因此,無法保證每個節(jié)點都能及時掌握最新的拓撲結(jié)構(gòu)信息,路由算法的收斂性差｡同時,傳統(tǒng)的距離矢量算法中存在路由環(huán)路問題,基于距離矢量的Ad-hoc路由算法必須避免路由環(huán)路,但在現(xiàn)有的協(xié)議中,路由環(huán)路解決方案往往比較復(fù)雜｡

目前已有的MANET路由包括前攝式(proactive)､后攝式(reactive)和混合式三種類型｡

前攝式路由協(xié)議也稱表驅(qū)動(table driven)協(xié)議,典型的先應(yīng)式協(xié)議有DSDV和WRP等｡路由發(fā)現(xiàn)策略與傳統(tǒng)有線路由協(xié)議類似,各節(jié)點必須維護通往全網(wǎng)所有節(jié)點的路由｡這種路由協(xié)議的優(yōu)點是當(dāng)節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時,只要去往宿點的路由存在,路由時延就很小｡但主動路由需要發(fā)費較大開銷用于維護全網(wǎng)路由表的一致性,盡可能使得路由更新能夠及時反映當(dāng)前拓撲結(jié)構(gòu)的變化｡由于拓撲結(jié)構(gòu)的快速變化可能使得這些路由更新變成過時信息,路由協(xié)議始終處于不收斂狀態(tài)｡

后攝式路由協(xié)議又稱按需(on demand)協(xié)議,與先應(yīng)式路由不同,反應(yīng)式路由認為在動態(tài)變化的自組織網(wǎng)絡(luò)中,沒有必要事先維護通往其它節(jié)點的路由,僅在源節(jié)點有分組要發(fā)送但沒有去往宿節(jié)點的路由時,才按分組發(fā)送的需要進行路由發(fā)現(xiàn)｡拓撲結(jié)構(gòu)和路由表內(nèi)容是按需建立的,僅是整個拓撲結(jié)構(gòu)信息的一部分｡其優(yōu)點是不需要周期性的路由信息廣播,節(jié)省了一定的網(wǎng)絡(luò)資源,缺點是發(fā)送數(shù)據(jù)分組時,如果沒有通往宿節(jié)點的路由,路由發(fā)現(xiàn)會引起較大延時｡典型的反應(yīng)式路由有AODV和DSR等｡

從數(shù)據(jù)分組的傳送時延角度來說,先應(yīng)式陸游協(xié)議要優(yōu)于反應(yīng)式路由協(xié)議;從路由協(xié)議的效率角度考慮,反應(yīng)式路由協(xié)議的開銷小于先應(yīng)式路由協(xié)議;從獲取最優(yōu)路由的效率角度考慮,先應(yīng)式路由協(xié)議所發(fā)現(xiàn)的路由要優(yōu)于反應(yīng)式路由協(xié)議｡但總起說來,盡管上述兩種協(xié)議都有不盡人意的地方,相比起來,反應(yīng)式路由協(xié)議更適合于無線自組織網(wǎng)絡(luò)｡

常用的混合式路由協(xié)議有CGSR和ZRP｡其中,CGSR(Cluster Head Gateway Switch Routing)協(xié)議是在DSDV協(xié)議基礎(chǔ)上結(jié)合集群路由機制設(shè)計的｡CGSR采用LCC(Least Cluster Change)算法形成集群結(jié)構(gòu)｡除了群首節(jié)點外,CGSR還規(guī)定了其他兩種類型的節(jié)點｡一個群首的內(nèi)部節(jié)點是指位于該群首的無線通信范圍內(nèi)的節(jié)點,網(wǎng)關(guān)節(jié)點則是指同時位于多個群首的無線通信范圍之內(nèi)的節(jié)點｡ZRP(Zone Routing Protocol)是第一個利用集群結(jié)構(gòu)混合使用按需和主動路由策略的自組網(wǎng)路由協(xié)議｡

Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點既是一個主機又是一個路由器,可以在網(wǎng)絡(luò)中尋找和保持到其他節(jié)點的路由｡Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的目的是在源節(jié)點與目的節(jié)點之間建立一條有效的路由,及時可靠地發(fā)送數(shù)據(jù)｡

路由也可能受到各種攻擊,如果路由被攻擊,很可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的癱瘓｡近年來,路由協(xié)議的安全問題已經(jīng)受到研究人員的高度關(guān)注,特別是現(xiàn)有的Ad-hoc路由協(xié)議容易受到攻擊｡路由攻擊主要有兩類:被動式攻擊和主動式攻擊｡

被動式攻擊指惡意節(jié)點并不破壞路由協(xié)議的執(zhí)行過程而僅僅通過偵聽路由的通信過程獲取對它有用的路由信息｡由于無線電波的開放性,對這類惡意節(jié)點的檢測相當(dāng)困難｡

主動式攻擊指惡意節(jié)點阻止路由的建立､更改包的傳送方向､中斷路由的使用､以及利用虛假數(shù)據(jù)騙取網(wǎng)絡(luò)的認證和授權(quán)等破壞性行為｡主動式攻擊可進一步分為外部攻擊和內(nèi)部攻擊｡外部攻擊是指位于網(wǎng)絡(luò)外部的攻擊者對網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的攻擊,而內(nèi)部攻擊是指經(jīng)過了認證和授權(quán)已成為網(wǎng)絡(luò)成員的惡意節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部發(fā)起的攻擊｡

路由黑洞攻擊是內(nèi)部攻擊的一種主要方法,它是惡意節(jié)點對源節(jié)點宣稱自己有到目的節(jié)點的最佳路由,從而使得源節(jié)點選中它所在的路由｡通過這種方法,惡意節(jié)點可以輕易攔截下所有的數(shù)據(jù)｡